根據煙氣發生爐系統的基本結構和控制要求，本文采用西門子S7-300系列PLC和MP277觸摸屏相結合的方式，以STEP7 V5.4及WinCC flexible 2007軟件為工具完成了監控系統的設計，本系統可實現數據采集、模糊PID控制、數據存儲、故障報警、趨勢曲線顯示和對現場設備的實時監控等功能。

可編程控制器（PLC）使用簡單方便，可靠性高，故障率低，對現場環境要求不高。觸摸屏是人機界面（HMI）發展的主流方向，是操作人員與PLC之間雙向溝通的橋梁。觸摸屏用工控組態軟件來完成工業流程及控制參數的顯示，實現生產監控和管理等功能。

本文設計的煙氣發生爐監控系統涉及眾多參數的采集和控制，如溫度、壓力、流量、電動調節閥等，根據系統要求，使用PLC作為核心控制器，采用了PLC和觸摸屏結合的控制方式，實現了分散控制和集中管理，完成對工業現場數據的采集、檢測、控制和存儲，具有運行平穩、操作容易、故障率低的優點。

1 煙氣發生爐系統基本結構及控制要求

1.1 系統基本結構

煙氣發生爐主要由煙氣爐本體、燃燒器、點火裝置、燃油系統、燃氣系統、供風系統、電動調節閥系統、觸摸屏及PLC電氣控制柜組成。

1.2 系統主要控制要求

1.2.1 閉環調節控制

調節控制分為兩部分，一是通過設在出口煙氣管道上的溫度傳感器檢測煙氣出口溫度，在調節顯示儀表上設置工藝要求的溫度，由天然氣管道上的電動調節閥來調節天然氣流量使之出口煙氣溫度自動跟蹤設置溫度。二是出口煙氣流量的閉環調節，通過設定在煙氣出口管道上的流量計檢測煙氣出口流量，然后將信號傳送至PLC，再用PLC控制進口煙氣電動調節閥來調整進口煙氣的流量，從而使出口流量達到設計要求。

1.2.2 安全保護

安全保護內容有熄火保護、斷電保護、壓力保護。熄火保護—由于系統波動，燃燒器在燃燒過程中出現意外熄火時，火焰監測裝置能通過PLC及時關斷燃氣安全電動閥及油路電磁閥，防止意外發生；斷電保護—燃燒控制器出現突然斷電時，可自動切斷燃料供應，來電手動復位后才可繼續運行；壓力保護—天然氣管網出現。

2 監控系統的硬件設計

硬件選用西門子S7-300系列PLC作為控制器，觸摸屏用于顯示系統的工藝過程、運行狀態、參數設定等。主要配置如下。

（1）中央處理單元CPU313C-2DP。它屬于緊湊型CPU集成有16輸入/16輸出數字量I/O、高速計數、頻率測量、脈沖輸出和閉環控制功能，可用于大規模的I/O配置和建立分布式I/O結構。

（2）電源模塊PS307（AC230V，5A）。它為CPU模塊、信號輸入/輸出模塊、傳感器和執行器供電，額定輸出電流為5A。

（3）模擬量輸入模塊SM331（AI8*12位） 用于將現場各種模擬量測量傳感器輸出的直流電流信號轉換為CPU內部處理用的數字信號。

（4）模擬量輸出模塊SM332（AO8*12位） 模塊SM332用于將CPU傳送給它的數字轉換為成比例的電流信號或電壓信號，對執行機構進行調節或控制。

（5）觸摸屏MP277 10" Touch。觸摸屏通過MPI通訊協議的RS-485接口與CPU連。

3 監控系統的軟件設計

監控系統軟件設計包括兩部分：PLC的軟件程序設計和觸摸屏的組態軟件程序設。

3.1 PLC程序設計

S7-300PLC軟件程序設計編程軟件在西門子標準工具STEP7 V5.4環境下進行，PLC程序包括主程序OB1、循環中斷組織塊OB35、暖啟動組織塊OB100和處理模擬量數據的功能FC1～FC16、實現PID調節功能塊FB41和系統功能塊SFB41及背景數據塊BD41。

主循環程序塊OB1實現對功能和功能塊的調用以及信號和數據的傳遞，含調用功能FC1～FC16的程序、數字量控制處理程序和數字量報警程序；循環中斷組織塊OB35中是PID控制程序，調用功能塊FB41，實現對模擬量的PID控制；暖啟動組織塊OBl00存放初始化程序。